1、第二章 計算機網絡體系結構本章知識點n網絡協議與協議分層n計算機網絡體系結構nOSI/RM模型和TCP/IP 模型n數據在網絡中的傳遞過程網絡通信的復雜性n發送方如何確定接收方愿意接收數據或已經準備好了接收數據？n發送方和接收方之間可能間隔了多個網絡，如何在網絡之間找到一條正確的路，使得數據能夠到達接收方？n數據在傳輸過程中可能受了干擾而產生了差錯，如何檢測差錯？出了差錯如何處理？n數據在傳輸過程中可能會丟失，如何檢測丟失，丟失以后如何處理？網絡協議的必要性和復雜性n在網絡通信中雙方必須對通信中可能出現的各種情況進行明確的商定，必須遵守相同的規則，這些規則稱為協議。網絡中的主機、設備必須要遵循

2、相同的協議才能通信。 n網絡通信是一個非常復雜的問題，這就決定了網絡協議也是非常復雜的。 如何構建網絡協議？n采用分層的方法。n現實生活中的例子：寄信。網絡協議 n網絡協議是通信雙方為了實現通信而商定的一些規則。網絡協議可以理解為由三部分組成： n語法：通信時雙方交換數據和控制信息的格式。n語義：每部分控制信息和數據所代表的含義。n時序：通信如何發起；在收到一個數據后，下一步要做什么。 協議分層 協議分層n不同主機上的同一個層次稱為對等層n每一層中實現了協議的元素稱為實體，實體既可以是軟件，也可以是硬件。n對等層內的實體稱為對等實體。n每一層都有特定的功能，使用下一層為它提供的服務，同時也為自

3、己的高層提供服務。數據傳遞過程數據傳遞過程n數據從發送端的最高層開始，層層向下，層層封裝，直到發送方的最底層，轉換為電磁信號后經過物理鏈路到達接收端的最底層，再層層向上，層層解封裝，最后到達接收方的最高層，整個通信過程是垂直的。 n某一層添加的首部，在到達對等層后，就會被剝掉，剩余的部分會繼續向上傳遞，直至最高層。n高層使用了低層的服務，低層向高層提供服務，高層通過低層提供的服務接口訪問低層的服務。 數據傳遞過程n在概念上可以認為通信是水平的，數據好像由對等層的一端直接到達了另一端。n通信的目的就是要實現對等層之間的水平通信，雖然事實上水平通信要依賴垂直通信來實現。n在理解問題時忽略中間的過程

4、直接去考慮水平通信會更簡單。 協議分層的優點n將復雜的網絡通信任務分解為若干個比較容易處理的子問題，降低了復雜度，易于實現和維護。n每個層次都可以單獨實現，只要提供的服務和實現的功能不變，與相鄰層次的接口也不變，那么采用何種技術實現是每個層次內部的事情，更有利于采用新的技術去解決問題。n層次明確也更有利于標準化。 計算機網絡體系結構n計算機網絡的各個層次以及每個層次協議的集合稱為計算機網絡體系結構。n各個層次的所有協議也被稱為協議棧。n世界上第一個計算機網絡體系結構是美國IBM公司于1974年提出的SNA（系統網絡體系結構）n其他的網絡體系結構：Digital公司的網絡體系結構DNA、Hone

5、ywell公司的分布式體系結構DSA等。 計算機網絡體系結構n采用不同體系結構的兩個網絡之間很難通信 。n為使所有的網絡都能互連互通，國際標準化組織ISO于1983年提出了開放系統互連參考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），簡稱OSI參考模型。nTCP/IP協議體系也在實際的連網實踐中發展起來，并成為了事實上的網絡互連協議標準。 OSI參考模型OSI參考模型n應用層：實現具體的應用。n表示層：對應用層的數據進行格式轉換。n會話層：管理會話過程，包括會話的建立、維持和結束。n運輸層：為兩個通信進程之間提供端到端的通信服務

6、。n網絡層：為分組選路。n數據鏈路層：在相鄰的節點間傳輸幀。n物理層：在物理鏈路上傳輸0，1比特流。TCP/IP模型TCP/IP協議體系n應用層：相當于OSI參考模型的應用層，具體的協議有超文本傳輸協議（HTTP）、文件傳輸協議（FTP）等。n運輸層：nTCP協議：為應用程序提供面向連接的可靠的通信，具有流量控制和擁塞控制的功能。nUDP協議：提供無連接的不可靠通信，但是效率較高。TCP/IP協議體系n互聯網層：相當于OSI參考模型的網絡層，要為數據找到一條正確的路到達目的地，主要的協議是IP。n網絡接口層：相當于OSI參考模型的數據鏈路層和物理層。TCP/IP協議棧TCP/IP協議棧OSI參

7、考模型和TCP/IP模型比較 nOSI參考模型和TCP/IP模型都采用了分層結構，OSI參考模型分為7層，TCP/IP模型分為4層。n在TCP/IP模型中沒有表示層和會話層，TCP/IP模型的應用層相當于綜合了OSI參考模型中應用層、表示層和會話層的功能。 nTCP/IP模型沒有數據鏈路層和物理層，網絡接口層包含了這兩層的功能。 OSI參考模型和TCP/IP模型比較nOSI參考模型的網絡層可以提供無連接和面向連接的兩種服務，TCP/IP模型的互聯網層只提供無連接的數據報服務 。nOSI的運輸層提供面向連接的可靠的數據傳輸服務，TCP/IP模型中的運輸層有兩個協議TCP和UDP，TCP提供面向連接的可靠的數據傳輸服務，UDP提供無連接的不可靠的數據傳輸服務。 nOSI參考模型，具有濃厚的通信背景，強調服務質量，強調對差錯的控制，先定義了一套完整的框架，然后才發展相應的協議。TCP/IP協議產生于因特網的連網需求，是先有了具體的協議的基礎上，進一步完善了其框架體系，從而也更適合計算機網絡的特點。 OSI參考模型和TCP/IP模型比較nOSI模型體系比較復雜，設計先于實現，完全實現OSI參考模型的系統并不多，應用的范圍有限，多限于理論研究和教學。nTCP/IP協議是在實踐中產生和發